CN1680502A - 一种可膨胀石墨纳米防火涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉公开一种可膨胀石墨纳米防火涂料及其制备方法和应用。按重量份数计其成分为：20～25份丙烯酸树脂、3～4份氨基树脂、1～4份二季戊四醇、18～22份低硫可膨胀石墨、2～4份有机硅树脂、12～16份三聚氰胺聚磷酸铵、2～6份纳米阻燃母液、4～6份增强玻璃纤维、3～5份金红石型钛白粉、2～4份阻燃增韧剂、2～4份消烟剂、0.3～0.6份消泡剂、0.3～0.6份流平剂、15～20份混合溶剂。本发明涂料保护期限长、防火效果好；本发明涂料的机械性能、耐候性和防腐性佳；无毒、环保、应用泛围广。
Description
技术领域
本发明涉及防火涂料，具体地说是一种可膨胀石墨纳米防火涂料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，防火涂料在石油化工(如炼油厂、石油钻井平台、储油罐支撑等)、电力、工业及民用建筑(如工业厂房、大型体育馆钢结构)、机械等行业应用也越来越广，所以，即耐候防腐又高效阻燃的防火涂料研制迫在眉捷。
常规的超薄型钢结构防火涂料由于含有季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺等水溶性较高、易降解的组分，当其应用于露天环境、潮湿环境、海洋气候和工业大气环境等户外场所进行防火保护时，复合阻燃剂由于盐析会与空气中的成分反应，发生潮解或化学变化。应用在户外，一般有效期在2年左右，即失效。一旦发生火灾，钢结构建筑十几分钟即塌陷，后果十分严重。所以常规超薄型钢结构防火涂料应用在户外时，必须在它上面加盖一层聚氨酯涂料。但是由于聚氨酯涂料燃烧时会放出HCN气体，其毒性很大，而且在防火涂料上加盖防火层给施工带来不便。
目前，人们提出一种可膨胀石墨作为防火涂料，其传统制备方法是在100℃左右使用浓硫酸和浓硝酸与天然石墨反应，由于石墨不易老化的特性，一般用于小型密封件、木制品上，作为防火涂料可延长有效期至十年以上，但其不足之处是反应温度高且生产中放出极毒的氮氧化物，造成环境污染，加之遇火燃烧可放出大量的SO2气体(产品的含硫量一般为4％左右)。由于可膨胀石墨的有害硫含量高，会使金属基材腐蚀。进一步说，可膨胀石墨强度非常低、附着力非常弱，一旦遇火膨胀，防火层易被火场中风吹掉，起不到保护作用。
发明内容
为了克服上述不足，本发明的目的是针对工业设备、钢结构建筑的长效防火、长期耐候和防腐蚀等存在的问题，提供一种保护期限长、防火效果好、无毒、具有环保特点的新型可膨胀石墨纳米防火涂料及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
按重量份数计，可膨胀石墨纳米防火涂料成份为：20～25份丙烯酸树脂、3～4份氨基树脂、1～4份二季戊四醇、18～22份低硫可膨胀石墨、2～4份有机硅树脂、12～16份三聚氰胺聚磷酸铵、2～6份纳米阻燃母液、4～6份增强玻璃纤维、3～5份金红石型钛白粉、2～4份阻燃增韧剂、2～4份消烟剂、0.3～0.6份消泡剂、0.3～0.6份流平剂、15～20份混合溶剂；其中：
所述丙烯酸树脂数均分子量(Mn)＝20000～50000，可以采用江苏三木化工公司的963型或上海新大化工公司的BD801型等；所述氨基树脂可以采用江苏三木化工公司的582型或上海新大化工公司582-2等；所述有机硅树脂为美国道康宁公司的850型等；所述三聚氰胺聚磷酸铵的聚合度n为400～1000；所述纳米阻燃母液成份由纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米镁铝水滑石、聚合物组成，其重量比为：纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝1～2∶1～2∶5～7∶6～10；其中聚合物为环氧树脂或丙烯酸树脂和有机硅树脂的组合，丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为3∶1。
所述阻燃增韧剂可以为三苯基磷酸酯或52号液体氯化石蜡；所述消烟剂可以为二茂铁、三氧化钼或氧化锌；所述消泡剂可以为硅氧烷类(如德国产汉高E1型或E8型)或聚醚类(XBS3000型或XBP2000)；所述流平剂可以为硅氧烷类(如德国产汉高S4型或S1型)；所述混合溶剂由溶剂油和醋酸丁酯组成，溶剂油与醋酸丁酯重量比为4～6∶1；其中溶剂油采用200号溶剂油。
其制备方法是利用材料复合技术先制备低硫可膨胀石墨，再利用纳米改性技术制备含有纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米镁铝水滑石的纳米阻燃母液，然后将低硫可膨胀石墨及纳米阻燃母液与树脂基料、填料、助剂等复配成可长期在腐蚀较严重的工业设备和户外钢结构上使用的具有耐候、防腐、无污染和高效防火的可膨胀石墨纳米防火涂料；具体按如下步骤操作：
(1)制备低硫可膨胀石墨
1)石墨预处理：将石墨水洗、除尘、筛分去除杂质，经80～120℃烘干后待酸化；
2)氧化处理：按3.0～4.5∶2.0的体积比取硫酸和冰醋酸配制成混合酸化液，将预处理后的石墨置入所述混合酸化液中，在20～40℃水浴温度下，以每分钟100～300转的速度恒温搅拌反应15～60min，然后加入石墨重量6～7％的强氧化剂并搅拌20min～30min，之后加入石墨重量5～6％的插入剂，继续搅拌至氧化反应完全；待反应完成后，抽滤脱酸、水洗至PH值为6～7，最后脱水、60℃～80℃干燥即可得到可膨胀石墨；
3)膨胀处理：将可膨胀石墨在高温膨胀炉中进行膨胀，膨胀温度控制在900℃～1000℃之间，在膨胀炉内经0.5～3秒膨胀形成膨胀石墨；
其中：强氧化剂为重铬酸钾或高锰酸钾；石墨含碳量大于等于96％；以所述混合酸化液作为插入剂；所述氧化处理中的搅拌是以每隔1～2分钟搅拌3～5分钟的间隔速度进行的；
(2)制备纳米阻燃母液
1)在树脂合成阶段或在涂料配制过程中引入纳米粒子相，具体是：将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米镁铝水滑石加入70～100份丙酮中；2)经20～30min分散处理，再在其中加入纳米粒子重量的1％～8％表面改性剂，并加入聚合物，并分散2～3小时；按重量份数计，其中纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝1～2∶1～2∶5～7∶6～10；
所述表面改性剂为有机酸、偶联剂、超分散剂、聚合物之一或其组合，其中：所述有机酸可以为十二硬质酸或月桂酸；偶联剂可以为硅氧烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，所述超分散剂可以为BYK180高分子分散剂或solsperse2000超分散剂；聚合物为环氧树脂或丙烯酸树脂和有机硅树脂的组合，其中丙烯酸树脂和有机硅树脂重量比为3∶1；
所述硅氧烷偶联剂可以采用KH570、KH550或KH560硅氧烷偶联剂，钛酸酯偶联剂可以为NDZ-311或NDZ-401型钛酸酯偶联剂；
分散的方法可以是超声波、振动磨、球磨或高速喷嘴器分散；其中采用超声分散处理时，温度T＝30-60℃；
(3)制备可膨胀石墨纳米防火涂料
按重量份数计，将20～25份丙烯酸树脂、3～4份氨基树脂、1～4份二季戊四醇、18～22份低硫可膨胀石墨、2～4份有机硅树脂、12～16份三聚氰胺聚磷酸铵、2～6份纳米阻燃母液、4～6份增强玻璃纤维、3～5份金红石型钛白粉、2～4份阻燃增韧剂、2～4份消烟剂、0.3～0.6份消泡剂、0.3～0.6份流平剂、15～20份混合溶剂混合，先分散处理，然后充分研磨至均匀即可制备成可膨胀石墨纳米防火涂料。其中：
分散可采用搅拌方式，如采用分散机，以每分钟200～500转的速度搅拌20～60min；研磨操作采用球磨机，研磨4～10小时；
所述丙烯酸树脂数均分子量(Mn)＝20000～50000，可以采用江苏三木化工公司的963型或上海新大化工公司的BD801型等；所述氨基树脂可以采用江苏三木化工公司的582型或上海新大化工公司的582-2等；所述有机硅树脂为美国道康宁公司的850型等；所述三聚氰胺聚磷酸铵的聚合度n为400～1000；所述消烟剂可以为二茂铁、三氧化钼或氧化锌：所述阻燃增韧剂可以为三苯基磷酸酯或52号液体氯化石蜡；所述消泡剂可以为硅氧烷类(如德国汉高公司产E1型或E8型)或聚醚类(XBS3000型或XBP2000)；所述流平剂可以为硅氧烷类(如德国产汉高S4型或S1型)；所述混合溶剂由溶剂油和醋酸丁酯组成，溶剂油与醋酸丁酯重量比为4～6∶1；其中溶剂油为200号溶剂油；
所述丙烯酸树脂的数均分子量(Mn)＝20000～50000；所述纳米阻燃母液步骤中纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米镁铝水滑石、聚合物的重量比为纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝1～2∶1～2∶5～7∶6～10；所述聚合物为环氧树脂或丙烯酸树脂和有机硅树脂组合，其丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为3∶1。
本发明用于在石油化工(如炼油厂、石油钻井平台、储油罐支撑等)、电力、工业及民用建筑(如工业厂房、大型体育馆钢结构)、机械等行业。
本发明具有如下优点：
1.保护期限长、防火效果好。经表面改性的纳米级阻燃剂均匀分散和储存稳定后，不仅可大大提高其与基料的相容性和防火阻燃性，而且可提高涂料的机械性能、耐候性和防腐性。如1.5mm厚的本发明防火涂料其耐火极限在2小时以上，耐候1000小时以上，耐盐雾800小时以上，并可长期耐水、酸、碱、盐的腐蚀。所以采用本发明方法制备的可膨胀石墨纳米防火涂料可长期在腐蚀较严重的工业设备和户外钢结构上使用，具有耐候、防腐、无污染和高效防火的特点。
2.稳定性好。现有技术中的制备方法，单靠机械力的方法来分散纳米粒子的效果是非常有限的，因此必须对纳米粒子的表面改性，由于本发明对纳米粒子进行表面改性处理，改善了其与单体、涂料用树脂或有机溶剂之间的相容性。
3.采用本发明方法制备的防火涂料具有很好的防火隔热性能，附着力好，且强度高。它能承受高低温循环的影响，耐盐雾、耐工业大气腐蚀、耐酸、碱、盐腐蚀，且具有不易脱落，贮存稳定，施工方便的优点。
4.无毒、具有环保特点施工时无有害溶剂，遇火燃烧时，不放出有毒气体。
5.本发明涂料的研制成功为防火涂料提出了一种技术路线，可广泛应用在建筑、石油化工、军工、航海航天、工农业等领域。本发明可膨胀石墨纳米防火涂料将伴随着我国经济高速发展、国内阻燃法规的完善和-济建设的需要，将会越来越多发挥它的作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
可膨胀石墨纳米防火涂料，按重量份数计，其成份为：23份丙烯酸树脂(采用Mn＝20000，采用上海新大化工公司的BD801型)、3份氨基树脂(采用江苏三木化工公司的582型)、4份二季戊四醇、22份低硫可膨胀石墨、3份有机硅树脂(美国道康宁公司850型)、12份三聚氰胺聚磷酸铵(聚合度n为1000；)、4份纳米阻燃母液、4份增强玻璃纤维、4份金红石型钛白粉、2份三苯基磷酸酯阻燃增韧剂、2份二茂铁消烟剂、0.6份德国汉高产E1型硅氧烷消泡剂、0.6份德国汉高产S1型硅氧烷流平剂、20份混合溶剂(200号溶剂油∶醋酸丁酯＝4∶1)其中：
所述纳米阻燃母液按重量比计，其成分为纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物，分别为2∶2∶6∶10；
所述纳米阻燃母液成份按重量比计，由2份纳米二氧化钛、2份二氧化硅和6份镁铝水滑石、7.5份丙烯酸树脂、2.5份有机硅树脂。
制备如下(重量份数以千克为单位；体积份数以升为单位)：
(1)制备低硫可膨胀石墨
1)石墨预处理：将石墨(含碳96％)水洗、除尘、筛分去除杂质后，-100℃烘干后待酸化；
2)氧化处理：按3.0∶2.0的体积比配制成硫酸和冰醋酸的混合酸化液，将预处理后的石墨放置入混合酸化液中，在25℃水浴，以每分钟100转的速度恒温搅拌反应30min，然后加入重铬酸钾(石墨重量6％)强氧化剂，并以每隔1分钟搅拌5分钟的间隔速度搅拌20min，之后以所述混合酸化液作为插入剂，加入量为石墨重量的6％，继续以以上间歇比搅拌4小时，至氧化反应完全；待反应完成后，抽滤脱酸、水洗至PH值为7，最后脱水、于60℃干燥即可得到可膨胀石墨；所制得粒度为100目石墨；
3)膨胀处理：将可膨胀石墨在高温膨胀炉中进行膨胀，膨胀温度控制在900℃，在膨胀炉内经瞬间(0.5秒)膨胀后便形成膨胀石墨，制备出的可膨胀石墨膨胀容积为350ml/g，含硫量仅为0.08％。
(2)纳米阻燃母液的制备
1)将2份纳米二氧化钛、2份纳米二氧化硅和6份纳米镁铝水滑石加入80份丙酮中超声波(T＝40℃，P＝100％)分散20min；2)再在其中加入纳米粒子重量的2％KH570硅氧烷偶联剂及2％BYK180高分子分散剂，7.5份丙烯酸树脂和2.5份有机硅树脂超声波(T＝30℃，P＝100％)分散2小时。
(3)可膨胀石墨纳米防火涂料制备
按重量份数计，先将丙烯酸树脂(Mn＝20000)：23份；氨基树脂：3份；二季戊四醇4份、有机硅树脂：3份；低硫可膨胀石墨：22份；三聚氰胺聚磷酸铵：12份；纳米阻燃母液(纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝2∶2∶6∶10)：4份；增强玻璃纤维：4份；二茂铁：2份；金红石型钛白粉：4份；三苯基磷酸酯：2份；消泡剂(如德国产汉高E1型硅氧烷类)：0.6份；流平剂(如德国产汉高S1型硅氧烷类)：0.6份；混合溶剂(200号溶剂油∶醋酸丁酯＝5∶1)：20份，用高速搅拌分散机分散，以每分钟500转的速度搅拌20min；然后用球磨机充分研磨4小时至均匀，制备成可膨胀石墨纳米防火涂料。
本发明原理是采用成膜性能优良、防腐性能好的丙烯酸树脂和有机硅树脂起粘合作用，低硫可膨胀石墨起膨胀作用，增强玻璃纤维和纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米镁铝水滑石起增强作用，形成可膨胀石墨防火体系。
本发明方法制备的可膨胀石墨纳米防火涂料采用喷涂、刷涂或辊涂施工，成为钢结构底面合一的表面涂层。本实施例所得可膨胀石墨纳米防火涂料在钢结构表面形成的涂层厚度在1.5mm，其耐火极限可达120min，涂层薄，坚实致密，膨胀率在70倍。该涂层具有优异的防火性能，优异的耐水性、耐候性、耐老化和防腐蚀性能。可应用于石油化工(如炼油厂、石油钻井平台、储油罐支撑等)、电力、工业及民用建筑(如工业厂房、大型体育馆钢结构)、机械等行业。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
可膨胀石墨纳米防火涂料，按重量份数计，其成份为：20份丙烯酸树脂(采用Mn＝50000，采用江苏三木化工公司的963型)、4份氨基树脂(采用上海新大化工公司的582-2)、1份二季戊四醇、18份低硫可膨胀石墨、4份有机硅树脂(美国道康宁公司产850型)、16份三聚氰胺聚磷酸铵(其聚合度n为400)、6份纳米阻燃母液、6份增强玻璃纤维、3份金红石型钛白粉、4份52号液体氯化石蜡阻燃增韧剂、4份氧化锌消烟剂、0.4份德国汉高产E8型硅氧烷消泡剂、0.3份德国汉高产S4型硅氧烷流平剂、18份混合溶剂(200号溶剂油∶醋酸丁酯＝6∶1)其中：
所述纳米阻燃母液按重量比计，其成分为纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物，分别为1∶1∶7∶6。
制备如下：
(1)制备低硫可膨胀石墨
1)石墨预处理：将石墨(含碳98％)水洗、除尘、筛分去除杂质后，经80℃烘干后待酸化；其结果：石墨粒度＝325目。
2)氧化处理：按4.5∶2.0的体积比配制成硫酸和冰醋酸的混合酸化液，将预处理后的石墨放置入混合酸化液中，在40℃水浴，以每分钟150转的速度恒温搅拌反应15min，然后加入高锰酸钾(石墨重量7％)强氧化剂，并以每隔2分钟搅拌4分钟的间隔速度搅拌30min，之后以所述混合酸化液作为插入剂，加入量为石墨重量的5％，继续以以上间歇比搅拌2小时，至氧化反应完全；待反应完成后，抽滤脱酸、水洗至PH值为6，最后脱水、于80℃干燥即可得到可膨胀石墨；所制得粒度为200目石墨；
3)膨胀处理：膨胀温度控制在1000℃，在膨胀炉内经瞬间(1.5秒)膨胀后便形成膨胀石墨。制备出的可膨胀石墨膨胀容积为300ml/g，含硫量仅为0.04％。
(2)纳米阻燃母液的制备：
将1份纳米二氧化钛、1份纳米二氧化硅和7份纳米镁铝水滑石加入100份丙酮中超声波(T＝40℃，P＝100％)分散30min，再在其中纳米粒子重量的1％solsperse2000超分散剂，4.5份丙烯酸树脂和1.5份有机硅树脂(T＝60℃，P＝100％)超声波分散2小时。
(3)可膨胀石墨纳米防火涂料制备
按重量份数计，先将丙烯酸树脂(Mn＝50000)：20份；氨基树脂：4份；二季戊四醇4份、有机硅树脂：4份；低硫可膨胀石墨：18份；三聚氰胺聚磷酸铵：16份；纳米阻燃母液(纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝1∶1∶7∶6)：6份；增强玻璃纤维：6份；氧化锌消烟剂：4份；金红石型钛白粉：3份；52号液体氯化石蜡阻燃增韧剂：4份；消泡剂(如德国产汉高E8型硅氧烷类)：0.4份；流平剂(如德国产汉高S4型硅氧烷类)：0.3份；混合溶剂(200号溶剂油∶醋酸丁酯＝6∶1)：18份。用高速搅拌分散机分散，以每分钟200转的速度搅拌60min；然后用球磨机充分研磨10小时至均匀，制备成可膨胀石墨纳米防火涂料。
本发明可采用刷涂施工，成为钢结构底面合一的表面涂层。所得可膨胀石墨纳米防火涂料在钢结构表面形成的涂层厚度1.4mm，其耐火极限可达120min，涂层薄，坚实致密，膨胀率在50倍。该涂层具有优异的防火性能，优异的耐水性、防腐性和耐候性。
实施例3
与实施例1不同之处在于：
可膨胀石墨纳米防火涂料，按重量份数计，其成份为：25份丙烯酸树脂(采用Mn＝30000)、4份氨基树脂、3份二季戊四醇、20份低硫可膨胀石墨、2份有机硅树脂、15份三聚氰胺聚磷酸铵(其聚合度n为700)、2份纳米阻燃母液、5份增强玻璃纤维、5份金红石型钛白粉、3份52号液体氯化石蜡阻燃增韧剂、3份三氧化钼消烟剂、0.3份XBS3000型聚醚类(或XBP2000)消泡剂、0.5份德国汉高产S1型硅氧烷流平剂、15份混合溶剂(200号溶剂油∶醋酸丁酯＝5∶1)；其中：
所述纳米阻燃母液按重量比计，其成分为纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物，分别为1∶1∶5∶8。
制备如下：
(1)制备低硫可膨胀石墨
1)石墨预处理：将石墨(含碳97％)水洗、除尘、筛分去除杂质后，经120℃烘干后待酸化；
2)氧化处理：按4.0∶2.0的体积比配制成硫酸和冰醋酸的混合酸化液，将预处理后的石墨放置入混合酸化液中，在20℃水浴，以每分钟300转的速度恒温搅拌反应60min，然后加入高锰酸钾(石墨重量的7％)强氧化剂并以每隔2分钟搅拌3分钟的间隔速度搅拌25min，之后加入以所述混合酸化液作为插入剂，加入量为石墨重量的5％，继续以以上间歇比搅拌3小时，至氧化反应完全；待反应完成后，抽滤脱酸、水洗至PH值为6.5，最后脱水、于70℃干燥即可得到可膨胀石墨；所制得粒度为325目石墨；
3)膨胀处理：膨胀温度控制在950℃，在膨胀炉内经瞬间(3秒)膨胀后便形成膨胀石墨。制备出的可膨胀石墨膨胀容积为280ml/g，含硫量仅为0.06％。
(2)纳米阻燃母液的制备
将1份纳米二氧化钛、1份纳米二氧化硅和5份纳米镁铝水滑石加入70份丙酮中用振动磨分散20min，再在其中加入纳米粒子重量的8％NDZ-311(或NDZ-401型)钛酸酯偶联剂，6份丙烯酸树脂和2份有机硅树脂，用高速喷嘴器分散3小时。
(3)可膨胀石墨纳米防火涂料制备
将丙烯酸树脂、氨基树脂、二季戊四醇、有机硅树脂、三聚氰胺聚磷酸铵、纳米阻燃母液、增强玻璃纤维、金红石型钛白粉、阻燃增韧剂、助剂、消烟剂、消泡剂、流平剂、混合溶剂先用高速搅拌分散机以每分钏300转速分散30分钟，然后用球磨机充分研磨6小时至均匀制备成可膨胀石墨纳米防火涂料。
丙烯酸树脂(Mn＝30000)：25份；氨基树脂：4份；二季戊四醇：3份、有机硅树脂：2份；低硫可膨胀石墨：20份；三聚氰胺聚磷酸铵：15份；纳米阻燃母液(纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝1∶1∶5∶8)2份；增强玻璃纤维：5份；三氧化钼：3份；金红石型钛白粉：5份；52号液体氯化石蜡：3份；消泡剂(如德国产汉高E8型硅氧烷类)：0.3份；流平剂(如德国产汉高S1型硅氧烷类)：0.5份；混合溶剂(200号溶剂油∶醋酸丁酯＝4∶1)：15份。
本发明可采用喷涂、刷涂或辊涂施工，成为钢结构底面合一的表面涂层。所得可膨胀石墨纳米防火涂料在钢结构表面形成的涂层厚度在1.6mm，其耐火极限可达120min，涂层薄，坚实致密，膨胀率在26倍。该涂层具有优异的防火性能，优异的耐水性、耐候性、耐老化和防腐蚀性能。
本发明所述表面改性剂还可以为有机酸、偶联剂、超分散剂之一或其组合，其中：所述有机酸可以为十二硬质酸或月桂酸；偶联剂可以为硅氧烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，所述超分散剂可以为BYK180高分子分散剂或solsperse2000超分散剂。
Claims (10)
1.一种可膨胀石墨纳米防火涂料，其特征在于：按重量份数计，可膨胀石墨纳米防火涂料成份为：20～25份丙烯酸树脂、3～4份氨基树脂、1～4份二季戊四醇、18～22份低硫可膨胀石墨、2～4份有机硅树脂、12～16份三聚氰胺聚磷酸铵、2～6份纳米阻燃母液、4～6份增强玻璃纤维、3～5份金红石型钛白粉、2～4份阻燃增韧剂、2～4份消烟剂、0.3～0.6份消泡剂、0.3～0.6份流平剂、15～20份混合溶剂。
2.按照权利要求1所述可膨胀石墨纳米防火涂料，其特征在于：所述丙烯酸树脂采用数均分子量(Mn)＝20000～50000；所述三聚氰胺聚磷酸铵的聚合度n为400～1000；所述纳米阻燃母液成份由纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米镁铝水滑石、聚合物组成，其重量比为：纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝1～2∶1～2∶5～7∶6～10；所述阻燃增韧剂可以为三苯基磷酸酯或52号液体氯化石蜡；所述消烟剂可以为二茂铁、三氧化钼或氧化锌；所述消泡剂可以为聚醚类或硅氧烷类；所述流平剂可以为硅氧烷类；所述混合溶剂由溶剂油和醋酸丁酯组成，其溶剂油与醋酸丁酯重量比为4～6∶1。
3.按照权利要求2所述可膨胀石墨纳米防火涂料，其特征在于：所述聚合物为环氧树脂或丙烯酸树脂和有机硅树脂的组合，其丙烯酸树脂和有机硅树脂的重量比为3∶1；所述溶剂油采用200号溶剂油。
4.一种可膨胀石墨纳米防火涂料的制备方法，其特征在于按如下步骤操作：
(1)制备低硫可膨胀石墨
1)石墨预处理：将石墨水洗、除尘、筛分去除杂质，经80～120℃烘干后待酸化；
2)氧化处理：按3.0～4.5∶2.0的体积比取硫酸和冰醋酸配制成混合酸化液，将预处理后的石墨置入所述混合酸化液中，在20～40℃水浴温度下，以每分钟100～300转的速度恒温搅拌反应15～60min，然后加入强氧化剂并搅拌20min～30min，之后加入插入剂，继续搅拌至氧化反应完全；然后抽滤脱酸、水洗至PH值为6～7，最后脱水、60℃～80℃干燥即可得到可膨胀石墨；
3)膨胀处理：将可膨胀石墨在高温下进行膨胀，膨胀温度控制在900℃～1000℃之间，在膨胀炉内经0.5～3秒膨胀形成膨胀石墨。
(2)制备纳米阻燃母液：
1)在树脂合成阶段或在涂料配制过程中引入纳米粒子相，具体是：将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米镁铝水滑石加入70～100份丙酮中；2)经20～30min分散处理，再在其中加入纳米粒子重量的1％～8％份表面改性剂，并加入聚合物，分散2～3小时；
(3)制备可膨胀石墨纳米防火涂料
按重量份数计，将20～25份丙烯酸树脂、3～4份氨基树脂、1～4份二季戊四醇、18～22份低硫可膨胀石墨、2～4份有机硅树脂、12～16份三聚氰胺聚磷酸铵、2～6份纳米阻燃母液、4～6份增强玻璃纤维、3～5份金红石型钛白粉、2～4份阻燃增韧剂、2～4份消烟剂、0.3～0.6份消泡剂、0.3～0.6份流平剂、15～20份混合溶剂混合，先分散处理，然后充分研磨至均匀即可制备成可膨胀石墨纳米防火涂料。
5.按照权利要求4所述可膨胀石墨纳米防火涂料的制备方法，其特征在于：石墨预处理中所述石墨含碳量大于等于96％；氧化处理中所述强氧化剂为重铬酸钾或高锰酸钾，加入量为石墨重量的6～7％，所述插入剂为所述混合酸化液，加入量为石墨重量的5～6％；所述氧化处理中的搅拌是以每隔1～2分钟搅拌3～5分钟的间隔速度进行的。
6.按照权利要求4所述可膨胀石墨纳米防火涂料的制备方法，其特征在于：制备纳米阻燃母液步骤中所述分散的方法可以是超声波、振动磨、球磨或高速喷嘴器分散；其中采用超声分散处理时，温度T＝30～60℃。
7.按照权利要求4所述可膨胀石墨纳米防火涂料的制备方法，其特征在于：制备纳米阻燃母液步骤中所述表面改性剂为有机酸、偶联剂、超分散剂、聚合物之一或其组合，所述有机酸可以为十二硬质酸或月桂酸，偶联剂可以为硅氧烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；按重量比计，纳米二氧化钛∶纳米二氧化硅∶纳米镁铝水滑石∶聚合物＝1～2∶1～2∶5～7∶6～10；其中聚合物为环氧树脂或丙烯酸树脂和有机硅树脂的组合，其中丙烯酸树脂和有机硅树脂重量比为3∶1。
8.按照权利要求4所述可膨胀石墨纳米防火涂料的制备方法，其特征在于：制备可膨胀石墨纳米防火涂料步骤中所述分散可采用搅拌方式，搅拌时间为20～60min；研磨时间为4～10小时。
9.按照权利要求4所述可膨胀石墨纳米防火涂料的制备方法，其特征在于：制备可膨胀石墨纳米防火涂料步骤中所述阻燃增韧剂可以为三苯基磷酸酯或52号液体氯化石蜡；所述消烟剂可以为二茂铁、三氧化钼或氧化锌：所述消泡剂可以为硅氧烷类或聚醚类；所述流平剂可以为硅氧烷类；所述混合溶剂由溶剂油和醋酸丁酯组成，溶剂油与醋酸丁酯重量比为4～6∶1；所述丙烯酸树脂的数均分子量(Mn)＝20000～50000。
10.一种可膨胀石墨纳米防火涂料的应用，其特征在于：用于在石油化工、电力、工业及民用建筑、机械行业。
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